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滤筒除尘器与袋式除尘器性能的比较

来源:泊头市康越环保 发布时间:2017/2/14 16:16:21
摘要:简要介绍了袋式除尘器和滤筒除尘器的应用背景和发展历史,说明了两种除尘器的结构特点和工作原理。 重点介绍了影响袋式除尘器性能的主要因素,以及两者现存的问题。比较结果表明:袋式除尘器的主要优点是除尘效率高,特别是对微细粉尘的处理能达到较为理想的效果。 而滤筒除尘器主要优点表现在压力损失较小,除尘效率高,动力消耗不大,运转、维护费用较低,而且由于过滤风速低,滤料的使用寿命长。 但是由于其具有褶状结构,清灰相对较难。
摘要:简要介绍了袋式除尘器滤筒除尘器的应用背景和发展历史,说明了两种除尘器的结构特点和工作原理。 重点介绍了影响袋式除尘器性能的主要因素,以及两者现存的问题。比较结果表明:袋式除尘器的主要优点是除尘效率高,特别是对微细粉尘的处理能达到较为理想的效果。 而滤筒除尘器主要优点表现在压力损失较小,除尘效率高,动力消耗不大,运转、维护费用较低,而且由于过滤风速低,滤料的使用寿命长。 但是由于其具有褶状结构,清灰相对较难。
 
滤筒除尘器与袋式除尘器性能的比较 
    随着我国工业产业的快速发展生产过程中产生的各类粉尘及悬浮颗粒物成为污染室内外空气及工厂车间_重要的污染源 高浓度的悬浮性粉尘是致使空气能见度下降的_主要因素且某些悬浮性粉尘如若在适宜条件下易发生化学反应易燃易爆严重威胁到人们的生命及生产安全也是导致尘肺等职业病的根源 除尘器是一种能够将粉尘从排放的含尘气体中分离出来的装置 具有降低排放气体中粉尘浓度的作用是除尘系统中的重要设备 近半个世纪以来由于人们在诸如交通能源等方面的需求日益增加造成的空气污染问题急剧加重 由于近年来笼罩全国的以 PM2.5 为主导因素的雾霾天气使人们对环境保护越加重视对除尘的认知性普遍提高而相关职能部门也制定了更为严格的大气污染物排放量标准从而使除尘技术得到了继续发展特别是_新型除尘设备的研制也具有广阔的发展前景 在较多类型的除尘器设备中应用_为广泛发展也更为迅速的是滤筒除尘器和袋式除尘器 袋式除尘器主要应用于 19 世纪80 年代是一种干式过滤含尘气体的装置应用在含有干燥、细小、非纤维类粉尘的场合中。 滤袋由各种滤料纤维(化学纤维或玻璃纤维)经过纺织或针刺而成,利用纤维织物具有的过滤功能来过滤含尘气体。 滤筒除尘器是美国唐纳森公司于20 世纪 80 年代生产的一种新型除尘设备, 采用新型过滤材料为滤料, 逐步发展成为具有效率高、阻力低、性能好、易维护、体积小、滤筒方便更换等优点的设备[2]。 目前广泛应用于钢铁、水泥、电力、食品、冶金、化工等工业领域。
1袋式除尘器:
1.1、袋式除尘器的工作原理:
   袋式除尘器的工作原理为含尘气体由除尘器入口处进入通风管道,在风机的作用下,含尘气体通过布袋到达除尘器出口,当含尘气体在通过滤料纤维时,在惯性力、重力等的作用下与纤维进行碰撞而被拦截;就会导致更多的粉尘颗粒堆积在滤料纤维的表面上,形成滤饼(或称滤床),而该种滤饼又可以通过筛分等作用,对粒径更细小的粉尘颗粒进行捕集。 细小的粉尘颗粒物被阻挡在滤袋表面,而洁净气体则通过滤袋纤维间的孔隙从箱体出风口排放到大气中;当被阻留在滤袋表面的粉尘颗粒聚积到一定量时,借助于脉冲或机械的方法,将积附的粉尘颗粒_,落下的灰尘经排灰系统排出并运走。
1.2、影响袋式除尘器性能的主要因素:
   袋式除尘器的性能主要包括除尘效率、压力损失和使用寿命。 而决定袋式除尘器除尘效率和使用寿命的主要因素包括气布比、 滤料种类、清灰方式的选择等。
1.2.1、气布比:
   气布比是指袋式除尘器的平均过滤速度,它是处理风量与滤袋总有效过滤面积的比值,是袋式除尘器的一项重要技术经济指标,影响着袋式除尘器的过滤性能。 在处理风量不变的前提下,若提高气布比,虽然可以节省滤料,提高过滤材料的应用能力,但设备阻力增加,能耗增大,运行费用提高,细微粉尘嵌入到滤料内部,导致清灰频率加快,进而增大清灰时所需能量,减短滤袋的运行寿命, 甚至影响袋式除尘器的正常运行;然而,若气布比较低也不合适,由于明显增加的投资并不能得到相应的效益。 对于不同的清灰方式,可以根据清灰特点的不同而选用各自适用的气布比。 此外,在实际工作中,在一定范围内,即使处理风量和处理气体的含尘浓度超过了设计值,但是除尘效率还是能够维持在较高的水平范围内,只需要增加清灰次数,烟气的压力、气流对气布比的选择影响不大。 因此,袋式除尘器在设计过程中, 要根据烟气特点、 粉尘性质、 工作条件、清灰方式、滤料种类等因素来选择气布比。
1.2.2、滤料的选择:
   布袋是袋式除尘器各部件中极其重要的一部分。 滤袋性能的良莠以及质量的优劣,直接影响袋式除尘器工作性能的质量好坏和工作寿命的长短。 滤料作为制作布袋的主要材料,其性能以及质量是直接影响其应用范围的重要条件。 在含尘气体的过滤净化过程中,滤料的材质主要由待处理气体的温度、湿度、所含粉尘的粘附性等因素所决定。 若使袋式除尘器发挥_的除尘效果,所选的过滤材料应能_程度的去除处理气体中的颗粒物,并且在一定的时间范围内使用而不缩短布袋的工作时间。 综上所述,影响滤袋寿命的因素除滤袋的结构、制作工艺、清灰方式运行情况等之外,_主要的因素就是滤料的性质和质量。 滤料主要的特性指标包括透气性、密度、断
裂强度和断裂伸长、耐湿性、热收缩滤、水解稳定性等。 滤料的特性由滤料纤维材料的物理性能和化学性能、滤料的结构组织以及制造工艺等因素所决定。
1.2.3、清灰方式的合理选择:
   清灰的方式主要有三种:机械振打、气流反吹、脉冲反吹。 目前,袋式除尘器的清灰已经很少采用前两种方式,而是广泛采用第三种方式脉冲反吹法。
   脉冲喷吹清灰方式凭借耗气量较小,节能环保等优势,成为当今应用_广泛的清灰技术。 在除尘器过滤进程中,当除尘器的阻力达到所设定的某一值时,通过控制压差控制仪打开相应的电磁脉冲阀开关,当脉冲阀开启时,储存在气包内的高压空气通过脉冲阀经喷吹管上的各个喷吹口,喷射出高压主导气流,从而形成一股相当于主导气流体积 3~5 倍的诱导气流,一同进入到滤筒内部,使得滤筒内部出现瞬间正压并发生膨胀和微动,沉积在滤筒滤料上的粉尘脱落掉入到灰斗内, 落入灰斗中的粉尘经由排灰系统排出后,利用输灰系统送出。
1.3、袋式除尘器的技术特点:
袋式除尘器有如下特点:
(1)除尘效率较高。 一般可达 99%以上,粉尘出口排放浓度可达到 30 mg/m3 以下,甚至 5 mg/m3以下;
(2) 捕集各类性质粉尘 。  尤其能有效捕集PM10 及 PM2.5 以下的微细粉尘颗粒物, 回收能够利用的粉尘颗粒;
(3)不因粉尘颗粒的种类、粉尘浓度的高低、粉尘粒径的大小以及粉尘比电阻等性质而影响除尘效率;
(4)使用的滤料具有中低温段(90℃~140℃),中高温段(140℃~200℃),高温段(200℃~300℃)和特殊高温段(大于 300℃)之分,根据要求合理选择滤料的材质均能满足除尘要求;
(5)处理风量范围大。 采用单元模块组合式结构,能适应不同范围内处理风量的波动;
(6)充分利用实际场地设计 ,不停机的对各分室停风以进行维护、维修、更换布袋;袋式除尘器要求必须将待处理气体的温度控制在过滤纤维材料所能够承受的范围之内,以防止因温度过高而导致滤袋烧毁的情况出现。 袋式除尘器的压力损失(指布袋进、出口之间阻力)相比于电除尘器而言较大, 一般在 1 000~1 500 Pa,_能够达到 2 000 Pa。 但由于新过滤材料的开发研制,除尘器内部结构的优化,含尘气体过滤速度的降低,使得袋式除尘器的压力损失也有所降低[5]。
2滤筒除尘器:
2.1、滤筒除尘器的工作原理:
   滤筒除尘器与袋式除尘器的区别在于滤袋过滤材料的结构由袋式变为滤筒式。 滤筒除尘器的工作原理是含尘气体通过除尘罩、风管及进风口被吸入箱体内,当气流断面突然扩大及气流分布板的共同影响下,气流中的一部分颗粒粒径较大的粉尘会在重力和惯性力作用下, 不经滤筒,而直接降落到灰斗内[6];粒度细、密度小的粉尘随气流通过滤筒进入滤筒后,在布朗扩散和筛滤等组合效应的影响下,被滤料阻挡在滤筒外,在风机的作用下,洁净气体由出风管排出。
   积聚在滤筒表面的粉尘越多,滤筒的压力损失也会随之增大。 当阻力达到设定值或设定时间时进行清灰。 由 PLC 程序控制电磁脉冲阀的开启。 首先通过提升阀关闭一箱室,截断待处理气体,然后开启电磁脉冲阀,气包内的高压空气气流会经由脉冲阀通过喷吹管上的喷吹孔喷发出速度极大、压力极高的一股引射气流,以及引发的一股相当于主流气流体积 3 至 5 倍的诱导气流,共同到达滤筒内部,使得滤筒内部出现一瞬时的正压力峰值并产生微小颤动,这样在反向气流冲击的效果下,貼附在滤筒表面上的粉尘颗粒脱落并落入到灰斗中。 清灰进程结束后,电磁脉冲阀的开关关闭,打开提升阀,此时该箱室又可恢复成过滤功能。 各箱室逐一进行清灰,从_箱室清灰开始至下一次清灰开始称作一个清灰周期。
2.2、滤筒除尘器的技术特点:
滤筒除尘器有如下特点:
(1)除尘效率极高。 对于一般细小的粉尘而言,其过滤效率可达到 99.99%,部分处理能力较强的滤筒(如 Donaldson 系列的 Ultra-Web 滤料)对于粒径大小为 0.5 μm 左右的粉尘颗粒也可达如此高的过滤效率甚至于更高;
(2)压力损失较低。 对于普通粉尘颗粒,滤筒的除尘器压力损失小于 1 000 Pa, 如若粉体的粘附力较强,一般_阻力 1 500 Pa 左右;
(3)入口浓度范围广。 普通的聚酯纤维滤筒或者滤筒能够处理入口含尘浓度较高的含尘气体,含尘气体的进口浓度可达 250 g/m3[7];
(4)过滤风速范围广。 过滤速度的大小与滤筒材质有关。 纸质材料的滤筒的过滤速度_小为0.3 m/min,  滤筒的过滤速度_可达到 2.4 m/min;
(5)水洗性能。 除纸质滤料外,聚酯滤筒和覆膜滤筒一般都可以通过清水清洗,待晾干后重复利用;
(6)结构紧凑,占据空间面积小,安装较为方便。
3、袋式除尘器与滤筒除尘器现存的问题:
3.1、袋式除尘器现存的问题:
   袋式除尘器作为一种_去除颗粒物的设备,得到越来越多用户的青睐。 但是,布袋除尘器在现场应用过程中也存在诸多问题。
3.1.1、滤袋破损失效:
   袋式除尘器中滤袋的工作寿命是极其重要的性能指标。 一旦滤袋的作用失效,会导致设备的故障,粉尘排放浓度超标,另外,更换滤袋也需要很大的开销投入。 主要导致布袋破损失效的常见原因有空气动力损伤、热损伤、机械磨损损伤以及化学腐蚀损伤等。空气动力损伤是由含尘气体的冲击或喷吹气体反复喷吹而造成的损伤。 热损伤是由于所处理的含尘气体温度超高或气体中带有的明火,如果袋式除尘器所处理的气体的温度超过了滤袋的限值温度范围,会导致滤袋出现烧焦脆裂或燃烧的可能。 含尘气体中若含有火星则会造成滤袋烧穿。 机械磨损损伤是指滤袋在工作过程中,因反复的过滤与清灰状态的切换,滤袋发生膨胀和收缩,布袋和框架或与其他结构之间所发生的相对运动等而造成的局部磨损现象。 另外,由于布袋之间的相对距离较小、除尘骨架的弯曲也会容易导致滤袋间的磨耗。 化学腐蚀损伤是因含尘气体中含有多种带有腐蚀性的物质,滤袋会发生水解、氧化或酸碱腐蚀等化学反应,导致滤料的工作性能降低而出现破损失效的后果。
   若含尘气体中存在液态组分,会发生与粉尘颗粒形成糊状物质的现象, 造成滤袋空隙堵塞,也称“糊袋”[8],糊袋能够导致粉尘颗粒在布袋的表面出现板结、粘结,进而使滤袋失去其弹性,不能够正常进行过滤工作造成停机的后果,加速滤袋的腐蚀、损坏,是另一种形式的布袋失效。
   滤袋是整个布袋除尘器的重要组成部分,滤袋的失效可能会造成整台设备无法正常进行工作。 滤袋的失效原因主要和除尘器的设计、应用场合、制造工序、安装条件等因素有关。 失效的过程是由局部发生, 但是一旦出现小的磨损小孔,就会持续扩散,出现更大程度上的损坏。
3.1.2、除尘器压力损失大:
   压力损失是除尘器的另一项重要性能指标参数。 造成袋式除尘器的压力损失居高不下的常见原因包括脉冲阀不工作、糊袋、滤袋清灰效果不佳、清灰压力过低、箱体结构不合理等因素。 除尘器的压力损失较大,不仅会影响整个除尘系统的正常运行, 同时会增加除尘系统的工作能耗,给用户带来巨大损失。 因此需要仔细分析,认真研究。
3.2、滤筒除尘器现存的问题:
3.2.1、高温环境影响:
   净化工业炉窑排放的含尘气体是现阶段环境保护和治理的首要工作。 目前由于除尘器大部分时候是在较高温度环境下进行使用,而过滤式除尘装置中的滤料材质的适用温度范围较小,普通的过滤材料已经无法满足现场使用的要求。 因此,甘玉生等人[9]就不同的使用需求设计出耐高温过滤材料,而滤筒所采用的材料主要包括耐火材料、粘结剂、载体材料等。 _终确定出一种较为合理的配比:耐火材料:水玻璃:水=3:1:1,采用该配比所制成的滤筒材料拥有较高的强度,孔隙率和透气性也相对较高,烧结时不易出现变形。 耐高温非织造布滤筒所采用的耐高温纤维材料和高强度的玻璃纤维材料进行混合,经过硬挺化工艺制作成型,具有纤维度紧密、表面微孔隙小、质地坚硬的特点。 滤料采用耐高温合成纤维材料而成,具有耐磨性能较佳、耐化学性良好的优势,适和应用于对温度有较高要求的场合。 耐高温滤筒的出现能够很好的推进除尘器在实际高温工作场合中的使用。
3.2.2、清灰系统:
3.2.2.1、清灰不_:
   除尘器运行情况的好坏,压力损失上升的快慢以及清灰效果的好坏有着重要关系[10]。 在脱硫式除尘器中, 粉尘颗粒很容易板结在滤筒的表面,导致滤料的表面粘附黏性物质,此时,若想达到较为理想的清灰效果就需要较高的喷吹压力和比较频繁的喷吹频率,这就会造成一定程度上的能量损耗,因此选择合适的过滤材料对喷吹系统有着影响。 许多工程中都存在着滤筒反吹中清灰不_的问题,在某锅炉除尘处理工程中试运转时,王金星[11]发现早期的清灰效果比预期的情况好, 但在工作一段时间后却不满足设计要求。通过调整脉冲阀的喷吹间隔,效果却仍旧不甚理想,在改变喷嘴的基础上又提高喷吹压力,使得反吹过程中存在的清灰不_现象得到解决。
3.2.2.2、压缩空气量和压力运用不当:
   对于长度较长的滤筒会因为喷吹压力不足而导致滤筒下部区域清灰不_,滤筒下部区域积聚的粉尘层较厚,致使整个滤筒的过滤效率下降;由于滤筒的长度较长,为了使得滤筒底部区域的清灰效果改善而安装喷嘴,诱导一定量的空气,可是因为喷嘴的安装,使得筒体的上部区域基本属于诱导空气阶段,压缩气体还未来得及扩散开来,致使上部区域的清灰效果较差。 而文献很好的解决了这一问题,改善了上部区域的清灰效果。
4、结语:
   袋式除尘器的过滤效率较高, 适应范围广,使用灵活,清灰效果较好,但工作费用较高,维护时投入的工作量大; 而滤筒除尘器的结构简单,工作性能稳定,运行阻力小,工作费用低,且过滤效率尤其对粒径在 5 μm 以下的细小粉尘颗粒的处理方面更是优于袋式除尘器。 在实际工作使用中,仍需根据待处理的含尘气体风量大小、含尘浓度、温度高低、排放的浓度标准、维护的难易程度等各种因素综合考虑。 袋式除尘器滤筒除尘器在实际工作应用中存在着各自的使用优势,却也都存在着各自的问题,需要根据具体环境而定并在今后不断的进行改进。
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